JP6773217B2 - 受信装置及び信号伝送システム - Google Patents
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Description
しかしながら、従来の方法を車載用の音声通信システムに適用して音信号とデータ信号とを伝送路を介して伝送すると、グランド間の交流電位差によって直流バイアス電位が変動する。このため、音信号のSN比が低下してしまうといった問題があった。
図1は、本発明の第1実施形態に係る信号伝送システム1Aの主要な電気的構成を示すブロック図である。
信号伝送システム1Aは、送信装置100、受信装置200、第1伝送路L1、及び第2伝送路L2を備える。
送信装置100は、電源部10と、差動信号出力部20と、データ信号送信部30Aとを備える。電源部10は、電源電位Vdd及び送信側グランド電位GND_Sを出力する。差動信号出力部20は、入力音信号Vinに基づいて正相信号Vpと正相信号Vpを反転した逆相信号Vnを生成する。正相信号Vp及び逆相信号Vnは交流信号である。正相信号Vpは抵抗素子Rsp及び第1送信側容量素子Cspを介して第1伝送路L1に出力され、逆相信号Vnは抵抗素子Rsn及び第2送信側容量素子Csnを介して第2伝送路L2に出力される。入力音信号Vinは平衡接続された第1伝送路L1及び第2伝送路L2を介して、差動の電圧の形式で伝送される。
送信装置100において、差動信号出力部20は、バッファ21とバッファ22とを備える。バッファ21は正相信号Vpを出力する出力部として機能する一方、バッファ22は逆相信号Vnを出力する出力部として機能する。バッファ21及びバッファ22の駆動能力には一定の限界があるため、バッファ21及びバッファ22の負荷は大きいことが望ましい。
第2実施形態の信号伝送システム1Bは、第1伝送路L1のみならず第2伝送路L2を用いてデータ信号Dを伝送する点で、第1実施形態の信号伝送システム1Aと相違する。
図5に第2実施形態に係る信号伝送システム1Bの回路図を示す。信号伝送システム1Bは、データ信号送信部30Aの替わりにデータ信号送信部30Bを用いる点、及びデータ信号受信部40Aの替わりにデータ信号受信部40Bを用いる点を除いて、第1実施形態の信号伝送システム1Aと同様に構成されている。同図においてデジタル処理回路60及びアンプ70は省略している。
第2実施形態の信号伝送システム1Bは、1つのデータ信号Dを第1伝送路L1及び第2伝送路L2を用いて伝送した。これに対して第3実施形態の信号伝送システム1Cは、第1伝送路L1を用いて第1データ信号D1を伝送し、第2伝送路L2を用いて第2データ信号D2を伝送する。従って、第3実施形態の信号伝送システム1Cは、第1実施形態の信号伝送システム1A及び第2実施形態の信号伝送システム1Bと比較して、データの伝送量を2倍にすることができる。
但し、第1データ信号送信部30Apを構成する各素子の符号に添字「p」を付し、第2データ信号送信部30Anを構成する各素子の符号に添字「n」を付して、第1データ信号送信部30Apを構成する各素子と、第2データ信号送信部30Anを構成する各素子とを区別できるようにした。なお、第2データ信号送信部30Anでは、抵抗素子R31nは、一方の端子が第2送信側ノードNsnと接続され、他方の端子が第2送信側トランジスタQsnのコレクタと接続される。第1データ信号送信部30Apには、第1データ信号D1が供給される。第1データ信号D1の論理レベルに応じて第1送信側トランジスタQspが、オン状態又はオフ状態となる。このため、第1伝送路L1に流れる電流を第1データ信号D1の論理レベルに応じて制御できる。
第1データ信号受信部40Apでは、第1受信側トランジスタQrp(第1トランジスタ)が第1伝送路L1を流れる電流を増幅し、増幅された電流に基づいて第1データ信号生成部41pが第1データ信号D1を生成する。
一方、第2データ信号受信部40Anでは、第2受信側トランジスタQrn(第2トランジスタ)が第2伝送路L2を流れる電流を増幅し、増幅された電流に基づいて第2データ信号生成部41nが第2データ信号D2を生成する。
しかしながら、信号伝送システム1Cは、第1実施形態の信号伝送システム1Aと比較して、第1伝送L1の伝達特性と第2伝送路L2の伝達特性を近づけることができる。よって、信号伝送システム1AのCMRRと比較して、信号伝送システム1CのCMRRを改善することができる。また、信号伝送システム1Cは、データ信号を2系統で伝送できるといった利点がある。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各変形例と実施形態とは適宜相互に組み合わされてもよい。
(1)上述した第1実施形態では、データ信号送信部30Aとデータ信号受信部40Aとが第1伝送路L1に接続されたが、第1伝送路L1の替わりに第2伝送路L2に接続されてもよい。即ち、データ信号は、第1伝送路L1と第2伝送路L2のいずれか一方を介して伝送されればよい。
一方、受信装置200において、データ信号を受信する受信部は、電源ノードNdと共通ノードとの間に設けられた共通抵抗素子と、共通ノードと第1受信側ノードNrpとの間に設けられた第1抵抗素子と、共通ノードと第2受信側ノードNrnとの間に設けられた第2抵抗素子と、共通ノードを流れる直流電流を検出する電流検出部とを備える。電流検出部は、共通ノードを流れる直流電流の大きさを複数の閾値と比較して、3値以上のデータを生成すればよい。この場合には、データ信号Dを第1伝送路L1と第2伝送路L2の双方を用いて伝送するので、第1伝送路L1と第2伝送路L2とのうちいずれか一方のみを用いてデータ信号Dを伝送する場合と比較して、CMMRが低下させずに多値のデータを伝送することが可能となる。
通信装置から音声処理装置への音信号の伝送に、第1伝送路L1及び第2伝送路L2を使用して通信装置(上述した送信装置)から音声処理装置(上述した受信装置)へ音信号を伝送することにより、管理センタからの音声をスピーカから放音することができる。
また、通信装置が何らかの故障を検出した場合、データ信号の送信を利用して故障の有無を音声処理装置へ伝送することができる。さらに、データ信号の送信部を音声処理装置に設け、データ信号の受信部を通信装置に設ければ、音声処理装置が検出した故障を通信装置へ伝えることができる。
上述した各実施形態及び各変形例の少なくとも1つから以下の態様が把握される。
受信装置の一態様は、伝送信号を伝送すると共にデータ信号の論理レベルに応じて流れる直流電流が変化する伝送路の受信側に接続され、前記伝送信号が出力される容量素子と、前記伝送路と前記容量素子との間に位置する受信側ノードと電源電位が供給される電源ノードとの間に流れる電流を増幅するトランジスタと、前記トランジスタで増幅された電流に基づいて、前記データ信号を生成するデータ信号生成部と、を備える。
送信装置において、伝送路に流れる直流電流をデータ信号の論理レベルに応じて変化させる場合、伝送路と送信装置のグランドとの間に直流電流を流す必要がある。このため、送信装置のグランドと伝送路との間には直流電流が流れる電流経路が存在する。送信装置のグランドと受信装置のグランドとの間に交流電位差がある場合、ノイズとなる交流電位差が電流経路を介して伝送信号に重畳する。この結果、伝送信号のSN比が低下する。伝送信号に重畳する交流電位差の大きさは、受信側ノードと電源ノードとの間の抵抗と送信装置における電流経路の抵抗とを並列に接続した合成抵抗の抵抗値が大きくなるほど、小さくなる。
この態様によれば、トランジスタを用いて受信側ノードと電源ノードとの間に流れる電流を増幅して得た電流に基づいてデータ信号を生成するので、データ信号を伝送するために伝送路を流れる電流を小さくすることができる。受信側ノードと電源ノードとの間の抵抗値及び送信装置における電流経路の抵抗値は、トランジスタを用いて電流を増幅しない場合と比較して大きくすることができる。よって、交流電位差が伝送路に与える影響を低減することができる。
この態様によれば、第1抵抗素子と第2抵抗素子の抵抗値を大きくしてもトランジスタで電流を増幅してデータ信号を生成することができる。また、送信装置と受信装置との距離が大きい場合、伝送信号と異なる別の伝送信号の戻り電流やデジタル回路からの戻り電流によって、送信装置のグランド電位と受信装置のグランド電位に交流電位差が生じることがある。交流電位差はノイズ電圧となるが、第1抵抗素子と第2抵抗素子の抵抗値を大きくすることによって、ノイズ電圧が伝送信号に混入することを低減することができる。
この態様によれば、差動伝送された正相信号と逆相信号に基づいて信号を生成するので、同相ノイズを除去して信号のSN比を向上させることができる。
この態様によれば、データ信号は第1伝送路と第2伝送路とを用いて伝送されることになるので、第1抵抗素子と第3抵抗素子の抵抗値を大きくすることができる。また、第1伝送路と第2伝送路とのバランスを取ることができ、第1伝送路の伝達特性と第2伝送路の伝達特性を近づけることができる。この結果、CMRRを向上させることできる。
この態様によれば、第1伝送路を介して第1データ信号を受信し、第2伝送路を介して第2データ信号を受信するので、伝送信号を差動形式で受信しつつ、2系統のデータ信号を受信することができる。
この態様によれば、送信側トランジスタを用いて伝送路に流れる直流電流を制御し、受信側では、受信側ノードと電源ノードとの間に流れる電流を増幅して得た電流に基づいてデータ信号を生成するので、データ信号を伝送するために伝送路を流れる電流を小さくすることができる。このため、受信側ノードと電源ノードとの間の抵抗値及び送信装置における電流経路の抵抗値は、トランジスタを用いて電流を増幅しない場合と比較して大きくすることができる。よって、送信装置のグランドと受信装置のグランドとの間に交流電位差が伝送路に与える影響を低減することができる。
この態様によれば、送信側抵抗素子、第1受信側抵抗素子、第2受信側抵抗素子、及び伝送路を電流が流れるが、受信側トランジスタを用いて電流を増幅するので、送信側抵抗素子、第1受信側抵抗素子、及び第2受信側抵抗素子の抵抗値を大きくすることができる。この結果、送信側容量素子、送信側抵抗素子、及び第1受信側抵抗素子で構成されるハイパスフィルターのカットオフ周波数を下げることができる。また、ノイズ電圧が伝送路へ混入するのを低減することができる。
この態様によれば、差動形式で信号を伝送することができるので、差動伝送された正相信号と逆相信号に基づいて信号を生成するので、同相ノイズを除去して信号のSN比を向上させることができる。
この態様によれば、第1伝送路と第2伝送路を用いてデータ信号を伝送することができる。また、送信側トランジスタは、第1伝送路及び第2伝送路に流れる電流を同時に制御する。このため、構成を簡略化できる。この点は、受信側トランジスタについても同様である。第1伝送路と第2伝送路ごとに受信側トランジスタを用いる場合、ベース・エミッタ間の電圧VbeにバラツキがあるとCMRRが低下する原因になり得るが、第1伝送と第2伝送路に共通の受信側トランジスタを用いるので、そのような不都合も無い。
この態様によれば、第1伝送路を用いて第1データ信号を伝送し、第2伝送路を介して第2データ信号を伝送するので、伝送信号を差動形式で受信しつつ、2系統のデータ信号を伝送することができる。
Claims (10)
- 音または映像信号を伝送すると共にデータ信号の論理レベルに応じて流れる直流電流が変化する伝送路の受信側に接続され、前記音または映像信号が出力される容量素子と、
前記伝送路と前記容量素子との間に位置する受信側ノードと電源電位が供給される電源ノードとの間に流れる電流を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタで増幅された電流に基づいて、前記データ信号を生成するデータ信号生成部と、
を備える受信装置。
- 前記受信側ノードと前記トランジスタの制御端子との間に設けられた第1抵抗素子と、
前記トランジスタの制御端子と前記電源ノードとの間に設けられた第2抵抗素子と、
を備える請求項1に記載の受信装置。
- 前記音または映像信号は正相信号であり、前記伝送路は第1伝送路であり、前記容量素子は第1容量素子であり、
前記正相信号を反転した逆相信号を伝送する第2伝送路の受信側に接続され、前記逆相信号が出力される第2容量素子と、
前記第1容量素子から出力される前記正相信号と前記第2容量素子から出力される前記逆相信号とに基づいて、シングルエンド形式の信号を出力する差動信号入力部と、
を備える請求項2に記載の受信装置。
- 前記第2伝送路は、前記データ信号の論理レベルに応じて流れる直流電流が変化し、 前記受信側ノードは第1受信側ノードであり、
前記第2伝送路と前記第2容量素子との間に位置する第2受信側ノードと、前記トランジスタの制御端子との間に設けられた第3抵抗素子と、
を備える請求項3に記載の受信装置。
- 前記受信側ノードは第1受信側ノードであり、前記データ信号は第1データ信号であり、前記データ信号生成部は第1データ信号生成部であり、前記トランジスタは第1トランジスタであり、
前記第2伝送路と前記第2容量素子との間に位置する第2受信側ノードと前記電源ノードとの間に流れる電流を増幅する第2トランジスタと、
前記第2受信側ノードと前記第2トランジスタの制御端子との間に設けられた第4抵抗素子と、
前記第2トランジスタの制御端子と前記電源ノードとの間に設けられた第5抵抗素子と、
前記第2トランジスタで増幅された電流に基づいて、前記第2データ信号を生成する第2データ信号生成部と、
を備える請求項3に記載の受信装置。
- 送信側容量素子を介して音または映像信号を伝送路に出力する出力部と、
データ信号の論理レベルに応じて前記伝送路に流れる直流電流を制御する送信側トランジスタと、を有する送信装置と、
前記伝送路の受信側に接続され、前記音または映像信号が出力される受信側容量素子と、
前記伝送路と前記受信側容量素子との間に位置する受信側ノードと電源電位が供給される電源ノードとの間に流れる電流を増幅する受信側トランジスタと、
前記受信側トランジスタで増幅された電流に基づいて、前記データ信号を生成するデータ信号生成部と、を有する受信装置と、
を備えた信号伝送システム。
- 前記送信装置において、
前記送信側トランジスタは、前記データ信号の論理レベルに応じて、オン状態又はオフ状態に制御され、
前記送信側容量素子と前記伝送路との間に位置する送信側ノードと、前記送信側トランジスタとの間に設けられた送信側抵抗素子を備え、
前記受信装置において、
前記受信側ノードと前記受信側トランジスタの制御端子との間に設けられた第1受信側抵抗素子と、
前記受信側トランジスタの制御端子と前記電源ノードとの間に設けられた第2受信側抵抗素子と、
を備える請求項6に記載の信号伝送システム。
- 前記音または映像信号は正相信号であり、前記伝送路は第1伝送路であり、前記送信側容量素子は第1送信側容量素子であり、前記受信側容量素子は第1受信側容量素子であり、
前記送信装置において、
前記出力部は、前記第1送信側容量素子を介して前記正相信号を前記第1伝送路に出力すると共に、第2送信側容量素子を介して前記正相信号を反転した逆相信号を第2伝送路に出力する差動信号出力部であり、
前記受信装置において、
前記第2伝送路の受信側に接続され、前記逆相信号が出力される第2受信側容量素子と、
前記第1受信側容量素子から出力される前記正相信号と前記第2受信側容量素子から出力される前記逆相信号とに基づいて、シングルエンド形式の信号を出力する差動信号入力部と、
を備える請求項7に記載の信号伝送システム。
- 前記受信側ノードは第1受信側ノードであり、前記送信側抵抗素子は第1送信側抵抗素子であり、
前記送信装置において、
前記第2送信側容量素子と前記第2伝送路との間に位置する第2送信側ノードと前記送信側トランジスタとの間に設けられた第2送信側抵抗素子を備え、
前記受信装置において、
前記第2伝送路と前記第2受信側容量素子との間に位置する第2受信側ノードと、前記受信側トランジスタの制御端子との間に設けられた第3受信側抵抗素子と、
を備える請求項8に記載の信号伝送システム。
- 前記受信側ノードは第1受信側ノードであり、前記データ信号は第1データ信号であり、前記データ信号生成部は第1データ信号生成部であり、前記送信側トランジスタは第1送信側トランジスタであり、前記受信側トランジスタは第1受信側トランジスタであり、
前記送信装置において、
第2データ信号の論理レベルに応じて、オン状態又はオフ状態に制御される第2送信側トランジスタと、
前記第2送信側容量素子と前記第2伝送路との間に位置する第2送信側ノードと前記第2送信側トランジスタとの間に設けられた第2送信側抵抗素子とを備え、
前記受信装置において、
前記第2伝送路と前記第2受信側容量素子との間に位置する第2受信側ノードと、前記電源ノードとの間を流れる電流を増幅する第2受信側トランジスタと、
前記第2受信側ノードと前記第2受信側トランジスタの制御端子との間に設けられた第4受信側抵抗素子と、
前記第2受信側トランジスタの制御端子と前記電源ノードとの間に設けられた第5受信側抵抗素子と、
前記第2受信側トランジスタで増幅された電流に基づいて、前記第2データ信号を生成する第2データ信号生成部と、
を備える請求項8に記載の信号伝送システム。
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